船舶用數(shù)字化燈光通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種船舶通信系統(tǒng)，特別是一種結(jié)合圖像處理技術(shù)在復(fù)雜的水域環(huán)境下用于船舶之間交流的高可靠性數(shù)字化燈光通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]燈語(燈光通信)是船只之間通信的一種通用化語言，在國(guó)際上的使用十分廣泛。然而燈語的發(fā)送和讀取都是靠人工獲得和解碼，如果缺少專業(yè)人員，那么將會(huì)對(duì)航行船只造成十分巨大的影響。而且即使具有專業(yè)人員，但是由于各種條件限制將會(huì)導(dǎo)致解碼錯(cuò)誤或者無法解碼的情況。
[0003]現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)將燈光信號(hào)的發(fā)送和接收自動(dòng)化后，使用不可見光代替原來的可見光通信，也就成為了可能。這一改造將使燈光通信更加保密，更加隱蔽化。但是現(xiàn)有的光通信技術(shù)主要應(yīng)用于陸路交通運(yùn)輸中，在載具間傳遞簡(jiǎn)單的距離、位置信息；而海路航運(yùn)與陸路運(yùn)輸不同，其存在以下問題:1.海路航運(yùn)中船舶間距離相比陸路運(yùn)輸中車輛間距離遠(yuǎn)的多，對(duì)信號(hào)傳播距離有更高的要求；2.海路通信方式不如陸路通信方式多樣，特別是遭遇戰(zhàn)爭(zhēng)、惡劣天氣或設(shè)備損壞等非正常因素的影響，因此燈光通信作為一種相對(duì)較為穩(wěn)定的傳播方式，相對(duì)于陸路環(huán)境中更需要依靠其傳遞更多的信息，所以對(duì)信號(hào)編碼及信號(hào)的接收有更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]由于現(xiàn)有技術(shù)不能很好的解決光通信在海路航運(yùn)中存在的問題。所以現(xiàn)在需要一種適用于海路航運(yùn)的光通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)除了傳播距離長(zhǎng)，適應(yīng)海路環(huán)境外，還可以全天候24小時(shí)自動(dòng)檢測(cè)海域上的可能燈語，并能自動(dòng)解碼。這種系統(tǒng)的產(chǎn)生，將可以替代人工進(jìn)行燈語解釋，還可以24小時(shí)檢測(cè)可能出現(xiàn)的燈語，并自動(dòng)判斷此信號(hào)是否為燈語，還可以自動(dòng)解碼，并通過系統(tǒng)反映和報(bào)警，并且可以同現(xiàn)在艦艇上面的信息系統(tǒng)相整合，構(gòu)成一個(gè)完整的信息系統(tǒng)平臺(tái)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)以上問題，本實(shí)用新型公開了船舶用數(shù)字化燈光通信系統(tǒng)，使用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)的燈光通信進(jìn)行數(shù)字化改造。本項(xiàng)目完成后，將使船舶燈光通信面貌根本改變:提高識(shí)別的準(zhǔn)確率，提高發(fā)送和識(shí)別的速度，信號(hào)使用波段從可見光擴(kuò)展到不可見光，信號(hào)傳輸距離和抗干擾性將大幅度提高，提高了信號(hào)的保密性和安全性。
[0006]所述的系統(tǒng)包括燈光發(fā)射模塊，燈光采集模塊，信息處理平臺(tái)；所述的燈光發(fā)射模塊包括發(fā)光源，編碼器；所述的燈光采集模塊包括圖像采集器，相對(duì)位置跟蹤模塊；所述的信息處理平臺(tái)包括解碼器，信息反饋模塊，信息顯示平臺(tái)；燈光發(fā)射模塊以可見光或者紅外光的形式發(fā)射使其他船舶上的圖像采集器自動(dòng)捕獲，通過相對(duì)位置跟蹤模塊區(qū)分發(fā)射源。
[0007]圖像采集器接收與其連接的相對(duì)位置跟蹤模塊定位到的圖像；圖像通過圖像采集器傳輸至與其連接的信息處理平臺(tái)上的解碼器，圖像信息轉(zhuǎn)化為莫爾斯碼或漢字碼，該編碼進(jìn)入與解碼器連接的信息反饋模塊中，一部分?jǐn)?shù)據(jù)通過與信息反饋模塊連接的信息顯示平臺(tái)顯示人們可識(shí)別的語言，另一部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸至與其連接的燈光發(fā)射模塊中的編碼器，編碼器連接光源，編碼后的數(shù)據(jù)被光源可識(shí)別，通過光源發(fā)射圖像信息。
[0008]所述的相對(duì)位置跟蹤模塊通過光傳播的原理確定船舶之間相對(duì)坐標(biāo)位置，所述的相對(duì)位置跟蹤模塊或由衛(wèi)星定位儀代替確定船舶的坐標(biāo)。
[0009]所述的圖像采集器捕捉燈光發(fā)射模塊中光源的亮度值、顏色值、波長(zhǎng)值、圖形形狀、發(fā)射頻率。
[0010]所述的信息反饋模塊可切換成手動(dòng)選擇反饋或自動(dòng)實(shí)時(shí)反饋，通過該系統(tǒng)循環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù)確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
[0011]所述的信息顯示平臺(tái)中包含譯碼器把編碼信號(hào)轉(zhuǎn)化為人們可識(shí)別的語言。
[0012]所述的圖像采集器可設(shè)置2個(gè)或2個(gè)以上的亮度范圍，當(dāng)采集到亮度達(dá)到某一范圍內(nèi)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，通過亮度保持時(shí)間確定傳輸數(shù)據(jù)。
[0013]作為一種優(yōu)選編碼器的信息傳輸形式使用莫爾斯碼以及在莫爾斯碼基礎(chǔ)上編成的漢字碼、或其他任何約定語言碼。
[0014]作為一種優(yōu)選所述的發(fā)光源為L(zhǎng)ED點(diǎn)陣光源以實(shí)現(xiàn)亮暗之間的切變(快速變換)。
[0015]可見光或者紅外光的形式發(fā)射的信號(hào)傳輸距離為白天小于3海里，夜晚小于8海里。
[0016]所述紅外光發(fā)射時(shí)肉眼不可識(shí)別與編碼語言相結(jié)合作為雙重加密處理傳輸信息。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明中船舶用數(shù)字化燈光通信系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明中的圖形采集器基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的一種通過燈光發(fā)射時(shí)間與亮度為定義的采集實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍，在閱讀了本實(shí)用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)實(shí)用新型的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用發(fā)明公開了船舶用數(shù)字化燈光通信系統(tǒng)，其特征在于:所述的系統(tǒng)包括燈光發(fā)射模塊，燈光采集模塊，信息處理平臺(tái)；所述的燈光發(fā)射模塊包括發(fā)光源，編碼器；所述的燈光采集模塊包括圖像采集器，相對(duì)位置跟蹤模塊；所述的信息處理平臺(tái)包括解碼器，信息反饋模塊，信息顯示平臺(tái)；燈光發(fā)射模塊以可見光或者紅外光的形式發(fā)射使其他船舶上的圖像采集器自動(dòng)捕獲，通過相對(duì)位置跟蹤模塊區(qū)分發(fā)射源并自動(dòng)反饋數(shù)據(jù)。
[0021]作為一種優(yōu)選，相對(duì)位置跟蹤模塊通過光傳播的原理確定船舶之間相對(duì)坐標(biāo)位置，以下為一種坐標(biāo)計(jì)算與船舶特有的外界干擾相結(jié)合的計(jì)算方式:參數(shù)定義:船舶一坐標(biāo)為Z (Xo, Yo)，船舶二坐標(biāo)為Z (xl，yl)。
[0022]船舶一燈光船舶速度V(Xo，Yo)，船舶二擺動(dòng)速度V (xl，yl)。
[0023]圖像傳播時(shí)間T。
[0024]計(jì)算公式:Z(xl，yl)=Z(Xo，Yo)+ V(Xo，Yo)*T+ V (xl，yl)*T。
[0025]作為一種優(yōu)選，使用衛(wèi)星定位儀代替船舶之間的相對(duì)位置跟蹤模塊。
[0026]圖2所示圖形采集器基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的一種通過燈光發(fā)射時(shí)間與亮度為定義的米集實(shí)例。
[0027]定義:亮度值LI，L2，當(dāng)圖像采集器掃描到亮度值L大于LI時(shí)觸發(fā)信號(hào)傳輸，當(dāng)L2>L>L1是計(jì)數(shù)為0，當(dāng)L>12時(shí)數(shù)據(jù)為I;設(shè)定時(shí)間t為一個(gè)單位，一個(gè)單位時(shí)間t代表短光定義為X，三個(gè)單位時(shí)間3t代表長(zhǎng)光定義為y，每個(gè)閃光后跟著一個(gè)間隙位單位時(shí)間t定義為T; 一個(gè)有效位短光X=x+T，一個(gè)長(zhǎng)光有效位Y=y+T。
[0028]例如:字母A為 X+Y ;
[0029]字母 B 為 Y+X+X ；
[0030]字母 C 為 Y+X+Y+X ；
[0031]字母 D 為 Y+X+X ；
[0032]字母E為 X ；
[0033]字母 F 為 X+X+Y+X ；
[0034]字母 G 為 Y+Y+X ；
[0035]字母 H 為 X+X+X+X ；
[0036]數(shù)字 I 為 X+Y+Y+Y+Y ；
[0037]數(shù)字 2 為 X+X+Y+Y+Y ；
[0038]數(shù)字 3 為 X+X+X+Y+Y ；
[0039]數(shù)字 4 為 X+X+X+X+Y ；
[0040]數(shù)字 5 為 X+X+X+X+X ；
[0041]數(shù)字 6 為 Y+X+X+X+X ;
[0042]數(shù)字 7 為 Y+Y+X+X+X ；
[0043]數(shù)字 8 為 Y+Y+Y+X+X ；
[0044]數(shù)字 9 為 Y+Y+Y+Y+X ；
[0045]數(shù)字 O 為 Y+Y+Y+Y+Y。
[0046]以上示例中定義的亮度值LI與L2的數(shù)值，可由圖像采集器采集到的其他數(shù)值定義包括顏色值(RGB、CMYK、三刺激坐標(biāo)值、Iab坐標(biāo)值等)、波長(zhǎng)值、圖形形狀、功率大小、發(fā)射頻率。
[0047]圖形采集器基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)采集到的數(shù)據(jù)通過2個(gè)或者2個(gè)以上項(xiàng)組合的形式作為數(shù)據(jù)處理的依據(jù)(亮度值、顏色值、波長(zhǎng)值、圖形形狀、功率大小、發(fā)射頻率)。
[0048]作為一種優(yōu)選編碼器的信息傳輸形式使用莫爾斯碼以及在莫爾斯碼基礎(chǔ)上編成的漢字碼、或其他任何約定語言碼。
[0049]所述的信息反饋模塊可切換成手動(dòng)選擇反饋或自動(dòng)實(shí)時(shí)反饋，通過該系統(tǒng)循環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù)確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
[0050]所述的信息顯示平臺(tái)中包含譯碼器把編碼信號(hào)轉(zhuǎn)化為人們可識(shí)別的語言。
[0051]所述的圖像采集器可設(shè)置2個(gè)或2個(gè)以上的亮度范圍，當(dāng)采集到亮度達(dá)到某一范圍內(nèi)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，通過亮度保持時(shí)間確定傳輸數(shù)據(jù)。
[0052]作為一種優(yōu)選所述的發(fā)光源為L(zhǎng)ED點(diǎn)陣光源可選擇發(fā)射燈光圖形，且以實(shí)現(xiàn)亮暗之間的切變(快速變換)。
[0053]設(shè)置光源的發(fā)射亮度控制可見光或者紅外光的形式發(fā)射的信號(hào)傳輸距離，白天小于3海里，夜晚小于8海里。
[0054]光源為紅外光發(fā)射時(shí)肉眼不可識(shí)別信號(hào)而圖像采集器攝像頭可以自動(dòng)捕捉再與編碼語言相結(jié)合作為雙重加密傳輸信息處理方案。
[0055]信息處理平臺(tái)參數(shù)設(shè)置包括下面幾方面功能:(I)參數(shù)設(shè)置，使用可見光或者紅外光、背景照度參數(shù)；(2)接收來自傳感器對(duì)船舶晃動(dòng)發(fā)出的信號(hào)，并控制目標(biāo)相應(yīng)的動(dòng)作，以維持信號(hào)光源在圖像采集器所涵蓋的范圍內(nèi)；(3)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行甄別，并把實(shí)際信號(hào)譯碼；(4)將要發(fā)送的信號(hào)編碼，控制光源發(fā)送信號(hào)；(5)根據(jù)指揮命令收發(fā)信號(hào)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.船舶用數(shù)字化燈光通信系統(tǒng)，其特征在于:所述的系統(tǒng)包括燈光發(fā)射模塊，燈光采集模塊，信息處理平臺(tái)；所述的燈光發(fā)射模塊包含編碼器和光源，所述的燈光采集模塊包含圖像采集器和相對(duì)位置跟蹤模塊；所述的信息處理平臺(tái)包括解碼器，信息顯示平臺(tái)和信息反饋模塊；燈光采集模塊連接信息處理平臺(tái)，信息處理平臺(tái)連接燈光發(fā)射模塊；圖像采集器接收與其連接的相對(duì)位置跟蹤模塊定位到的圖像；圖像通過圖像采集器傳輸至與其連接的信息處理平臺(tái)上的解碼器，圖像信息轉(zhuǎn)化為莫爾斯碼或漢字碼，該編碼進(jìn)入與解碼器連接的信息反饋模塊中，一部分?jǐn)?shù)據(jù)通過與信息反饋模塊連接的信息顯示平臺(tái)顯示人們可識(shí)別的語言，另一部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸至與其連接的燈光發(fā)射模塊中的編碼器，編碼器連接光源，編碼后的數(shù)據(jù)被光源可識(shí)別，通過光源發(fā)射圖像信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶用數(shù)字化燈光通信系統(tǒng)，其特征在于:所述的光源為可發(fā)出快速變換亮度的LED點(diǎn)陣光源，所述的LED為可見光LED或者紅外光LED。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶用數(shù)字化燈光通信系統(tǒng)，其特征在于:所述的相對(duì)位置跟蹤模塊定位船舶之間相對(duì)坐標(biāo)位置，所述的相對(duì)位置跟蹤模塊可由衛(wèi)星定位儀代替。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種船舶通信系統(tǒng)，特別是一種結(jié)合圖像處理技術(shù)在復(fù)雜的水域環(huán)境下用于船舶之間交流的高可靠性數(shù)字化燈光通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括燈光發(fā)射模塊，燈光采集模塊，信息處理平臺(tái)；所述的燈光發(fā)射模塊包括發(fā)光源，編碼器；所述的燈光采集模塊包括圖像采集器，相對(duì)位置跟蹤模塊；所述的信息處理平臺(tái)包括解碼器，信息反饋模塊，信息顯示平臺(tái)。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便容易上手，與傳統(tǒng)的手動(dòng)控制船舶之間的燈光通訊相比，可以大幅度提高通訊準(zhǔn)確率、效率與可靠性。該系統(tǒng)并可使用紅外波段收發(fā)信號(hào)的方式，使信號(hào)傳輸距離和抗干擾性大幅度提高，通過信號(hào)加密器還確保傳輸信號(hào)的保密性和安全性。
【IPC分類】H04B10-116, H04B10-114
【公開號(hào)】CN204442382
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520019655
【發(fā)明人】周亞敏
【申請(qǐng)人】江蘇海馬通信科技有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年1月13日